ПАРТЕНОГЕНЕЗ: ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ, ВИДЫ, ОРГАНИЗМЫ - БИОЛОГИЯ - 2024

Партеногенез является производством эмбриона от женской гаметы без генетического вклада от мужской гаметы, с или без возможного развития в взрослом. В большинстве случаев мужская гамета не участвует в репродуктивном процессе.

Однако есть частный случай партеногенеза, называемый гимнаогенезом, в котором их участие необходимо. В этом случае сперма попадает в яйцеклетку и активирует ее, чтобы начать развитие нового организма.

Poeciliopsis gracilis, вид рыб из Центральной Америки, с партеногенетическим воспроизводством. Фотография Колетти, Т. Снято и отредактировано с сайта fishbase.de

Партеногенез - очень распространенное явление среди растений и животных. По оценкам, это может произойти до 1% от общего числа известных видов.

Это способ размножения, который может иметь место практически у всех больших групп животных и растений. Исключение, возможно, составляют более развитые таксоны, такие как голосеменные и млекопитающие, у которых нет надежных записей об их появлении.

Что такое партеногенез?

Самая простая концепция партеногенеза указывает на то, что это развитие яйцеклетки у новой особи без оплодотворения. Однако у многих животных эмбрионы, полученные без оплодотворения, страдают высокой смертностью.

В некоторых других случаях совпадение мужской гаметы необходимо только для активации развития. По этой причине можно сказать, что партеногенез состоит из «производства эмбриона из женской гаметы без какого-либо генетического вклада мужской гаметы с возможным развитием у взрослого или без него».

Типы

В зависимости от задействованных цитологических механизмов партеногенез может быть нескольких типов, в том числе:

-Тикопартеногенез

Также называется факультативным партеногенезом, это называется так, когда развитие неоплодотворенных яиц происходит время от времени и спонтанно. Этот тип партеногенеза очень распространен у животных.

По мнению некоторых авторов, это единственный реальный тип партеногенеза. Формирование гамет в атикопартеногенезе может включать или не включать мейотические деления. В зависимости от наличия или отсутствия мейоза этот партеногенез, в свою очередь, можно разделить на:

Апомиктический партеногенез

Также называется амейотическим или диплоидным. В этом есть подавление мейоза. Потомство развивается из неоплодотворенных яиц путем митотического деления.

Он дает начало организмам, которые генетически идентичны матери. Этот тип партеногенеза обычно встречается у коловраток и большинства групп членистоногих.

Автоматический партеногенез

Также называется мейотическим или гаплоидным. В этом процессе сохраняется мейоз. Восстановление диплоидного состояния происходит путем удвоения или слияния гамет, производимых матерью. Этот тип партеногенеза очень часто встречается у насекомых.

-Гиногенез

Гиногенез - это особый вид полового размножения. При этом необходимо, чтобы сперматозоиды проникли в яйцеклетку, чтобы активировать эмбриональное развитие.

Но, в отличие от нормального оплодотворения, слияния мужского и женского ядер не происходит. После слияния гамет хромосомы сперматозоидов дегенерируют в цитоплазме яйцеклетки или могут быть удалены из зиготы.

Гиногенетический эмбрион будет развиваться только за счет ядра плодного яйца. Из-за этого все гиногенетические щенки являются самками, идентичными матери.

Этот тип воспроизводства может происходить, когда гиногенетические самки спариваются с двуполыми самцами того же или родственного вида. Некоторые авторы не считают это полноценным партеногенезом.

-Гибридогенез

Это «гемиклональный» способ размножения. В этом случае родители разных видов спариваются и производят гибриды. Половина генома передается половым путем, а другая половина - «клонально».

Сперматозоиды сливаются в ядре яйцеклетки, и отцовские гены экспрессируются в соматических тканях, но они систематически исключаются из зародышевой линии. Только мать передаст геном следующему поколению.

Этот тип партеногенеза обычно встречается у видов рыб из рода Poeciliopsis, а также наблюдается у пустынного муравья Cataglyphis hispanica.

Другие типы

Некоторые авторы предпочитают более утилитарную классификацию этого типа воспроизводства, разделяя партеногенез на два других типа:

-Географический партеногенез

Для него характерно сосуществование двуполой формы и партеногенетической формы у одного вида или у видов, которые филогенетически близки, но имеют различное географическое распространение.

Партеногенетические организмы обычно занимают разные ареалы от своих близких родственников, которые размножаются половым путем. Бесполые организмы, как правило, имеют более высокое распространение по широте или высоте, на островах, в ксерофильных средах или в нарушенных средах обитания.

Этот тип партеногенеза наблюдается у некоторых видов растений, червей, ракообразных, насекомых и ящериц.

-Циклический партеногенез

Организмы могут размножаться половым и партеногенетическим путем. В некоторые периоды года партеногенезом производятся только самки.

Однако в другие периоды самки будут производить как самок, так и самцов, которые будут производить потомство половым путем.

Происхождение партеногенетических линий

У бисексуальных видов, у которых потомство получается партеногенезом, они обычно производят партеногенетических самок. Эти появляющиеся однополые линии могут сильно отличаться фенотипически и генотипически от своих бисексуальных сородичей. Есть несколько механизмов, которые могут дать начало этим партеногенетическим линиям.

Спонтанный

Потеря сексуального взаимодействия происходит из-за мутаций в генах, которые подавляют мейоз, изменяют индукцию секса в зависимости от условий окружающей среды и регулируют гормональную экспрессию.

В крайних случаях мутация могла действовать путем «ремонта» генотипа строго партеногенетической линии, в результате чего могли образовываться партеногенетические самцы и самки.

Путем гибридизации

Гибридизация является наиболее распространенным способом получения партеногенетических линий у животных, и ее можно наблюдать у улиток, насекомых, ракообразных и большинства однополых позвоночных.

Они происходят от скрещивания двух бисексуальных видов, которые имеют высокую гетерозиготность и типичные аллели родительских видов. В них мейоз может быть препятствием, вызывающим потерю сексуальности.

Заразное происхождение

Это происходит в результате гибридизации партеногенетических самок и самцов одного или близкородственных видов. Считается, что это основная причина полиплоидии у однополых организмов.

Поток генов между половыми и партеногенетическими линиями делает возможным распространение генов заразным образом. Из-за этого половые организмы, в свою очередь, могут возникать или создавать новую партеногенетическую линию.

Инфекционное происхождение

Wolbachia pipientis - это вид бактерий типа Proteobacteria, который является переносчиком около 20% всех видов насекомых.

Он отвечает за репродуктивные манипуляции в своих хозяевах, такие как цитоплазматическая несовместимость, феминизация генетических мужчин, смерть мужчин и партеногенез. Заражает членистоногих и нематод.

Передается родительским путем. Эта бактерия способна вызывать партеногенез у паразитоидных ос из рода Trichogramma, а также у клещей и других членистоногих.

С другой стороны, другая бактерия, Xiphinematobacter, поражает нематод Dorylaimida, также вызывая партеногенез.

Многокаузальное происхождение

У многих видов партеногенетические линии генерируются одним механизмом. Однако у других видов они могут возникать посредством различных механизмов. Например, партеногенетические линии остракод часто имеют двойное происхождение.

Диплоидные клоны возникают в результате спонтанной потери сексуальности, тогда как полиплоидные клоны возникают в результате гибридизации между партеногенетическими самцами и самками одного или родственных видов.

Другой пример - тля Rhopalosiphum padi. У этого вида партеногенетические линии могут происходить из трех разных источников: спонтанного, гибридного или заразного.

Организмы, у которых происходит партеногенез

Коловратки

Среди Rotifera есть виды, которые размножаются только апомиктическим партеногенезом самок, и виды, чередующие этот партеногенез с обычным половым размножением.

Переход между бесполым и половым размножением контролируется окружающей средой. Успех видов коловраток, полностью утративших половое размножение, объясняется, по мнению некоторых авторов, накоплением мутаций в периоды экспоненциального апомиктического партеногенетического размножения.

Это, вместе с «митотическим» скрещиванием, позволило бы получить достаточное генотипическое разнообразие для адаптации к различным условиям окружающей среды. Таким образом будет устранено большое преимущество полового размножения.

Моллюски

Сообщается о партеногенезе некоторых видов брюхоногих моллюсков. Среди этих видов - Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera и все виды рода Melanoides.

Все представители последнего рода, кроме диплоидной расы M. tuberculata, полиплоидны.

Ракообразные

Этот тип размножения был зарегистрирован для многочисленных групп ракообразных, включая нотострако, конхострако, анострако, кладоцерос, десятиногих и остракод.

У Cladocera типичная форма воспроизводства - циклический партеногенез. Самки размножаются партеногенетически с весны до лета.

Когда условия окружающей среды неблагоприятны, организмы размножаются половым путем, чтобы сформировать яйца энцисты, которые могут выжить в течение длительного периода в состоянии покоя.

Ракообразное Cladocera Daphnia longispina с партеногенетическими яйцами. Фотография Роланда Бирка / Фотобиблиотека / Getty Image. Взято и отредактировано с сайта thinkco.com

Мраморные крабы (Procambarus fallax forma virginalis) - единственные известные десятиногие ракообразные, которые размножаются только путем партеногенеза.

Позвоночные

Среди хрящевых рыб партеногенез происходит, по крайней мере, у орлиного ската, акулы-зебры и акулы-молота. Сообщалось о гибридогенезе у костистых рыб для видов рода Poecilliopsis.

Некоторые другие рыбы могут чередовать половое и партеногенетическое размножение. Многие виды ящериц размножаются партеногенезом. Гибридизация считается основной причиной такого размножения у них.

Сообщалось также о тикопартеногенезе у других групп рептилий, в основном питонов и других змей. У птиц спонтанный партеногенез наблюдается у кур, индеек и некоторых видов перепелов.

У млекопитающих материнский и отцовский геномы необходимы для нормального эмбрионального развития. Из-за этого партеногенез у этих организмов не происходит в природе.

Это было достигнуто экспериментально в лаборатории. Однако индуцированный партеногенез часто приводит к аномальному развитию.

Растения

Многие виды растений демонстрируют четко определенные закономерности географического партеногенеза, при этом партеногенетические формы располагаются ближе к холодным зонам. Между тем половые формы более тропичны, чем их бесполые сверстники.

Ссылки

1. К. Саймон, Ф. Делмонте, К. Риспе, Т. Криз (2003). Филогенетические отношения между партеногенами и их половыми родственниками: возможные пути к партеногенезу у животных. Биологический журнал Линнеевского общества.
2. Г. Шольц, А. Брабанд, Л. Толли, А. Рейман, Б. Миттманн, К. Лукхауп, Ф. Штойервальд, Г. Фогт (2003). Партеногенез у раков-аутсайдеров. Природа.
3. У. Митвоч (1978). Обзорная статья о партеногенезе. Журнал медицинской генетики.
4. Н. Б. Черфас (1971). Естественный и искусственный гиногенез рыб. В: Семинар ФАО 1971 г. / ознакомительная поездка в СССР по генетической селекции и гибридизации культивируемых рыб. 19 апреля - 29 мая 1968 г. Лекции. Представитель ФАО / ПРООН (TA), взято с fao.org/.
5. П.А. Эйер, Л. Ленио, Х. Даррас и С. Арон (2013). Гибридогенез через телитокозный партеногенез у двух пустынных муравьев Cataglyphis. Молекулярная экология.
6. РКК Койвисто, Х.Р. Брейг (2003). Микроорганизмы и партеногенез. Биологический журнал Линнеевского общества.